Cómo se autoorganiza el ADN en el embrión temprano
Un equipo internacional de investigación dirigido por el Helmholtz de Múnich ha proporcionado, por primera vez, una visión detallada de cómo se establece la organización espacial del material genético en el núcleo celular de embriones tempranos en las primeras horas tras la fecundación. Sorprendentemente, los embriones muestran un alto grado de flexibilidad para responder a las alteraciones de este proceso. El estudio, publicado ahora en Cell, revela que no existe un único regulador maestro que controle esta organización nuclear. En su lugar, múltiples mecanismos redundantes garantizan una arquitectura nuclear robusta y adaptable, permitiendo a los embriones corregir errores en la organización inicial de su núcleo.
Imagen simbólica
Computer-generated image
La organización temprana del ADN es robusta y flexible
Cuando el óvulo y el espermatozoide se fusionan, comienza una amplia reorganización del ADN dentro del núcleo. La epigenética desempeña un papel crucial en este proceso, regulando la actividad de los genes mediante modificaciones químicas en el ADN y sus proteínas asociadas. "Queríamos entender cómo influyen estos programas epigenéticos en la actividad de los genes y garantizar que la célula ejecute correctamente sus tareas de desarrollo", explica la líder del estudio, la profesora Maria-Elena Torres-Padilla, directora del Instituto de Epigenética y Células Madre del Helmholtz de Múnich y catedrática de la Facultad de Biología de la Ludwig-Maximilians-Universität (LMU). "Hasta ahora no se sabía si un único mecanismo central controlaba la organización nuclear tras la fecundación. Nuestros resultados demuestran que, tras la fecundación, múltiples vías reguladoras paralelas controlan la organización nuclear, reforzándose mutuamente"."
Desafiar el modelo clásico de organización nuclear
Para descifrar los mecanismos de esta reorganización, los investigadores realizaron un cribado de perturbaciones a escala media en embriones de ratón. Para cartografiar los cambios epigenéticos en embriones tempranos, emplearon técnicas de biología molecular de última generación (véase el recuadro informativo más abajo). Los análisis descubrieron múltiples mecanismos reguladores redundantes implicados en la organización nuclear.
Además, los experimentos revelaron que, contrariamente a lo que se pensaba, la actividad de los genes no está determinada estrictamente por su posición en el núcleo. "La posición de los genes dentro del núcleo no siempre se correlacionaba con su actividad", explica Mrinmoy Pal, primer autor de la publicación e investigador doctoral en el Instituto de Epigenética y Células Madre. Algunos genes permanecieron activos a pesar de desplazarse a una región nuclear tradicionalmente considerada inactiva, mientras que reubicaciones similares en otros casos provocaron una drástica reducción de la expresión génica. "Esto desafía el modelo clásico de organización nuclear y función del genoma", concluye Pal.
Los embriones pueden autocorregir los primeros errores de organización nuclear
Aún más sorprendente fue el hallazgo de que los embriones pueden autocorregir alteraciones en la organización nuclear, incluso después de la primera división del óvulo fecundado. Si la organización nuclear se alteraba antes de la primera división celular, podía restablecerse durante el segundo ciclo celular. Esto sugiere que los embriones tempranos no sólo son resistentes, sino que también poseen mecanismos para compensar los errores en su organización nuclear inicial. Los investigadores descubrieron que este proceso está regulado por marcas epigenéticas heredadas del óvulo materno. Si estas señales maternas se interrumpen, el embrión puede activar programas epigenéticos alternativos para restablecer finalmente una organización nuclear correcta que podría no proceder de la madre. Esto indica que los embriones pueden utilizar diferentes puntos de partida para su desarrollo con el fin de evitar defectos de desarrollo.
Relevancia para el envejecimiento y la enfermedad
Los hallazgos del estudio podrían tener amplias implicaciones: en enfermedades como la progeria, un trastorno genético que causa envejecimiento prematuro, se producen alteraciones significativas en el ADN asociado a la lámina nuclear. Además, varios tipos de cáncer están relacionados con cambios en la organización del genoma nuclear. "Nuestros resultados podrían ayudar a comprender mejor estos mecanismos y, a largo plazo, a desarrollar nuevos enfoques para influir específicamente en los programas epigenéticos con el fin de mejorar los resultados de las enfermedades", afirma Torres-Padilla.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
